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1、文章编号:1004 5716(2005)05 0110 03中图分类号:U455149 文献标识码:B?隧道工程?凫溪 金溪隧洞进口段土洞施工技术刘关勇1,项宏敏2(11 浙江省隧道工程公司,浙江 杭州310005;21 浙江东洲建设监理咨询有限公司,浙江 杭州310012)摘 要:凫溪 金溪隧洞进口段的洞口段为土洞,是施工中的难点。土洞施工技术把土边坡支护、洞口加固、洞内钢拱架锚喷网联合支护视为一个有机整体。根据施工实践,详细介绍了施工中采取的施工技术以及达到的施工效果。关键词:洞口加固;钢拱架;超前锚杆;锚喷网1 概况凫溪 金溪隧洞进口段位于浙江省宁海县梅林镇凤潭村,为宁波市白溪水库引水工
2、程主体工程的组成部分,洞长1670m,主洞断面是直径为4.0m的内割圆型(内割弦长1.8m)。施工图标明,本隧洞的进洞段约有50m长的土洞,且为钢管埋管段,土洞的开挖断面类型为宽高=4.1m3.50m的城门型,见图1。明挖施工结束后,边坡坡度符合设计要求,经过地质素描,洞脸和边坡由粘土和全风化的流纹质熔结凝灰岩组成,有渗水现象,同时在坡脚有水流形成,70%的洞面在粘土中,30%的洞面在全风化岩中,进洞条件差。图1土洞开挖断面示意图(单位:cm)2 总体施工方案首先 加 固 土 边坡和洞口地基,确保边坡安全;第二,加固隧洞口,确保洞口安全;第三、洞内开挖采用人工开挖、配合弱爆破,并及时进行钢拱架
3、锚喷网联合支 护(见 图2)的施工方法。3 土边坡和洞口地基加固施工3.1 洞脸排水在洞脸边坡修筑倒梯形M7.5浆砌块石截排水沟,并作为永久性的排水设施,尽可能减少地表水对洞脸边坡的侵蚀破坏作用。排水沟的截面尺寸为:上口宽底宽 高=80cm50cm50cm,浆砌块石厚度为30cm。3.2 土边坡锚喷网联合支护施工锚杆采用普通砂浆全长粘结式锚杆,规格为22 1.0m1.0m,L=2.5m,呈梅花型布置,锚杆的尾部同钢筋网相焊连,砂浆的配合比为水泥砂(重量比)=11,水灰比=0.450.5。施工时锚杆的外露长度控制在10cm左右,并与钢筋网相焊连;钢筋网的规格为6 20cm20cm,钢筋网的网格之
4、间及接头之间用扎丝绑扎牢固,在同锚杆的连接处焊接牢固;图2钢拱架锚喷网联合支护结构图(单位:cm)喷砼采用C25砼,厚度为15cm,分35次完成,并及时养护。3.3 洞口地基维护施工为了避免地下水、施工人员、设备对洞口地基的破坏,首先对洞口约150m2的粘土和全风化岩地基采取了换填措施,换填厚度在0.51.2m之间,换填物为块石,其中表面为碎石。其次在左侧设置一个集水坑,规模为长宽 深=2m0.8m1.0m,集水坑用厚20cm的浆砌块石和10cm厚的干砌块石交错砌筑,以保证集水坑的稳固性和透水性。4 洞口加固施工洞口加固分为注浆小导管超前加固和明拱加固。4.1 注浆小导管加固施工(该施工范围内
5、为网喷,无锚杆)首先在隧洞开挖边线外布设2排注浆小导管,作为进洞施工超前支护之用,规格为:42,间距45cm,排距35cm,L=6.0m,外插角度控制在2 5,尾部预留50cm,并与明拱钢筋相焊连。接着在拱顶起拱范围内布设5排注浆小导管,呈梅花型布置规格为:42,间距45cm,排距35cm,L=3.5m,尾部预留15cm,外插角度为10 20。小导管注浆采用水灰比为(0.51)(11)的水泥浆液,根据小导管的布设要求和类似工程的施工经验,确定注浆压力为0.50.8MPa。4.2 明拱施工为了确保洞口的安全并实现顺利进洞,在洞口浇筑了3.6m总第108期2005年第5期 西部探矿工程WEST-C
6、HINAEXPLORATIONEN GIN EERIN Gseries No.108May.2005名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -长的明拱来结合注浆小导管稳固洞脸,增强洞脸围岩自身支护能力,提高掌子面和拱顶的稳定性,为顺利进洞创造基础条件,明拱为全断面钢筋砼衬砌,见图3。明拱配筋规格为:主筋20 250,副筋14 300。明拱在人工开挖进洞60cm时开始施工,明拱施工完之后,将明拱与边坡相接处用喷C25砼密实,同时割除注浆小导管的外露部分并用喷C25砼覆盖之。图3 明拱衬砌断面图(单位:cm)5 土洞施工技术5.1 土洞开挖施工原则土洞开挖施工方法坚持
7、人工配合风镐开挖优先,必要时辅以弱爆破的施工原则,尽量减少洞挖施工对围岩的扰动。土洞开 挖 进 尺 坚 持 短 循 环 原 则,循 环 进 尺 控 制 在0.81.0m。施工中坚持根据实际情况优化调整施工参数的原则,力求使施工进度和支护效果维持在最佳的状态。5.2 隧洞施工程序(1)开挖施工。由于超前小导管和明拱的预支护作用,在明拱浇筑7d之后,即开始人工配合风镐开挖施工,首次开挖施工的进尺为1m,之后的每次土洞段开挖进尺均控制在0.81.2m之间。(2)临时支护施工。开挖结束后,立即喷5cm厚的C25砼封闭洞身岩面,作为临时支护。(3)系统锚杆施工。在临时支护施工完成之后即进行系统锚杆的施工
8、。锚杆采用普通砂浆全长粘结式锚杆,锚杆的规格为:22,L=2.5m,锚杆的间距为1.0m,排距结合钢拱架0.81.2m的布设间距进行布设,锚杆尾部外露10cm,并同钢筋网和钢拱架相焊接,同时在墙脚附近随机布设加强锚杆以预防隧洞底鼓起,锚杆所用砂浆的配合比为水泥砂(重量比)=11,水灰比=0.450.5。施工中对起拱线以上的锚杆注浆施工进行了严格的控制,确保了锚杆砂浆的饱满度。(4)铺设钢筋网施工。钢筋网的规格为6 20cm20cm,钢筋网紧贴喷砼面布设,网格之间及搭接处均用扎丝绑扎牢固,与锚杆搭接处焊接牢固。(5)超前锚杆施工。由于超前小导管的超前支护作用,第一排超前锚杆在开挖掌子面前方还剩下
9、约2m注浆小导管时开始施工。超前锚杆施工安排在钢筋网铺设完毕时进行,沿设计拱线上方约15cm的位置布设。超前锚杆规格为25(2030)cm,L=4m,超前锚杆的外插角度控制在5 10 之间,锚杆所用砂浆的配合比为水泥砂(重量比)=11,水灰比=0.450.5。超前锚杆的尾部同钢拱架相焊接,在此之后相邻两排超前锚杆之间的排搭接长度控制在2m左右。(6)架设钢拱架施工。钢拱架的规格:材料采用14#槽钢,结点的连接板用25的螺丝连接牢固。钢拱架施工过程:先浇筑钢拱架C20砼基础,但在浇筑前必须清除松动的岩土;接着将钢拱架置于砼基础之上,并紧贴着喷砼面架设,钢拱架必须尽可能多地与超前锚杆和系统锚杆相焊
10、接,施工中尽可能使钢拱架与隧洞轴线垂直,在钢拱架与喷砼面距离较大处用水泥砂浆垫块垫紧。钢拱架的纵向间距控制在0.81.2m之 间,每 榀 钢 拱 架 之 间 设 连 接 筋,其 规 格 为25 50cm。(7)喷砼支护施工。本次喷C25砼厚度为10cm,施工中必须注意将钢拱架与初喷砼面之间的间隙喷射饱满和达到很密实。6 施工过程总结及施工效果评价6.1 施工过程总结累计土洞长度35.5m,其中明拱内前1.3m(D30+2.5D30+3.8)隧洞的底板为全风化岩,开挖施工采用人工配合风镐的方法,钢拱架的纵向间距为0.8m,并在底部设置了仰拱,并用喷20cm厚的C25砼覆盖;D30+3.8D30+
11、23.5隧洞的底部分布0.31.1m厚的新鲜岩石,质地坚硬,钢拱架的纵向间距为0.8m,钢拱架的仰拱取消,岩石部分采用浅孔、小药量爆破;D30+23.5D30+32段隧洞的岩石厚度由1.1m变为全断面,施工中采用先土层开挖,再对岩石进行弱爆破的施工方法,本段钢架的纵向间距调整为1.0m;为了确保土层地段的支护效果,施工中继续对D30+32D30+38段进行钢拱架锚喷网联合支护施工。6.2 施工效果评价土边坡稳固,未对洞身产生不良影响;洞外集水坑将地下水的水位降到了洞身以下,基本消除了地下水对洞身的不良影响;洞口的注浆小导管和明拱较好的加固了洞口,使洞口未发生变形;钢拱架锚喷网联合支护施工效果显
12、著,及时支护了土洞,施工中未发生坍塌和较大的超挖;施工进度平均3.6m/d,超过平均2.5m/d的计划施工进度1.1m/d。总之,由于施工组织、施工方案、施工技术的严格实施,特别是槽钢钢拱架、超前锚杆施工方法简单易行,使得土洞施工得以安全顺利地完成,施工效果显著。参考文献:1 中华人民共和国水利部.水工隧洞设计规范 S.中国水利水电出版社,2003,2.2 黄成光.公路隧洞施工 M.人民交通出版社,2002,6.1112005年第5期刘关能,项宏敏:凫溪 金溪隧洞进口段土洞施工技术名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -文章编号:1004 5716(2005)0
13、5 0112 02中图分类号:U452112 文献标识码:A灰色聚类法在围岩分级中的应用张庆飞,巫锡勇(西南交通大学工程地质系,四川 成都610031)摘 要:利用灰色聚类原理,对现行铁路隧道设计规范中影响围岩分级的主要因素进行了讨论并定量化分级,给出了各分级指标对应的白化函数,提出应用灰色聚类原理进行围岩分级的方法及基本步骤。结合工程实例说明了该方法的应用,并将结果与传统判别法结果进行了对比。关键词:灰色聚类;围岩分级;铁路隧道;定量分析1 概述隧道围岩分级是评定围岩的性质、判断隧道围岩稳定性、选择隧道施工方法及支护参数的前提。然而目前,由于地下工程地质条件的复杂性及受地质勘察手段所限,尚不
14、能获得准确判定围岩级别的全部数据,因此围岩级别判别也就只能靠经验的、定性的方法。灰色系统理论即是针对既无经验,数据又少的不确定性问题,即“少数据不确定性”问题提出的2,本文结合实例,利用灰色聚类原理对隧道围岩的量化分级进行了探讨。2 灰色聚类法的基本原理及实例应用2.1 灰色聚类的基本原理灰色聚类是将聚类对象对于不同聚类指标所拥有的白化数,按几个灰类归纳,以判断该聚类对象属于哪一类3。由于影响围岩分级的因素较多,并非用某一种单一指标可以确定的,即使采用多项指标确定,也常常遇到各种指标实测值不落在同一级别里,这样凭定性的经验判别可能造成错判或误判,而灰色聚类法可将区段围岩的各相指标参数作为聚类对
15、象,围岩所属的不同级别作为灰类进行定量数值归纳,可在很大程度上降低这种可能性。2.2 实例应用21211 分级标准传统的铁路、公路隧道围岩分级是采用经验类比法,依据隧道围岩分级表,并同时考虑围岩地下水和地应力特征进行的。首先通过围岩的工程地质特征,围岩结构完整状态的分析,依据隧道隧洞围岩分级表初步确定围岩级别,再依据地下水(涌出量)和地应力特征,导洞开挖以后围岩的稳定程度三项指标最终确定4。在对围岩进行聚类分析过程中,参考铁路隧道围岩级别判定表,除采用围岩的工程地质特征、围岩结构完整状态、开挖以后围岩的稳定程度三项指标外,考虑了弹性波速度影响(2001年修订后的铁路围岩级别判定表补充内容,已被
16、广泛采用),将各项指标量化如表1所示。地下水及地应力状态通常只对软弱围岩产生明显影响,在分级过后进行修正。21212 白化函数的确定为了反映不同指标在聚类过程中作用的差异性,不对指标样本值无量纲化,采用指标定权聚类3。记fjk为第j个指标属于第k个灰类的白化函数。由于篇幅所限,仅给出第1个指标,即j=1时白化函数的表达式,其余表达式可以此类推:表1各量化指标分级标准围岩级别岩体完整性指数(Kv)单轴饱和抗压强度RC(MPa)开挖后稳定状态(评分)围岩弹性纵波速Vp(km/s)(稳定性好)0.75 60 80 4.5(基本稳定)0.550.75306065803.54.5(稳定性差)0.350.
17、55153050652.53.5(不稳定)0.150.3551535501.52.5(极不稳定)0.15 5 35 0.75,Soil Cave Construction Technique inthe Entrance Section of Fuxi2JinxinTunnelL IU Guan2yong1,XIAN G Hong2min2(1.Zhej iangTunnelEngineeringCom pany,HangzhouZhej iang310005,China;2.Zhej iangDongz houConst ructionSupervisionandConsultationCo
18、.,L t d.,Hangz hou Zhej iang310012,China)Abstract:Being soil cave,the entrance section of Fuxi2Jinxintunnel is thedifficultyarea in construction.The soil cave constructiontechniquere2gards the soil slope support,reinforcingthe mout h of the cave and steelarch frame belt,grouting&mesh combined suppor
19、t in the cave as a or2ganic whole.The adopted technique and obtainable effect s in constructionare introducedin detail based on constructionpractice.Key words:reinforcingthe mout h of a cave;steel arch frame;advancedbelt;belt,grouting&mesh总第108期2005年第5期 西部探矿工程WEST-CHINAEXPLORATIONEN GIN EERIN Gseries No.108May.2005名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -